Numerische Untersuchung eines neuen Konzepts zur Lastenkontrolle von Windenergieanlagen in atmosphärischer turbulenter Zuströmung

Description: Um die Energieausbeute zu erhöhen wurden in den vergangenen Jahren Windenergieanlagen mit zunehmend größerem Rotordurchmesser entwickelt. Eine weitere signifikante Vergrößerung der Rotoren erfordert die Entwicklung neuer Konzepte und Technologien, um einen überproportionalen Anstieg von Gewicht und Herstellungskosten zu vermeiden und die Energie-Erzeugungskosten zu senken. Das gemeinsame Ziel des Forschungsschwerpunktes besteht in der Entwicklung und Bewertung innovativer Konzepte zur Lastenkontrolle. Im beantragten Teilvorhaben soll eine hochgenaue CFD-basierte Berechnungskette weiterentwickelt und zur Berechnung der instationären Lasten einer Windenergieanlage mit bzw. ohne aktivierter Lastenkontrolle angewendet werden. Dabei soll eine realitätsnahe atmosphärische Zuströmung mit zeitlich aufgelöster Turbulenz betrachtet werden. Die Komplexität der betrachteten Konfiguration sowie der Zuströmung wird dabei sukzessive erhöht, um spezifische Einflüsse gezielt untersuchen zu können, Vergleiche mit Windkanalversuchen der Univ. Oldenburg und der TU Darmstadt zu ermöglichen und schließlich Daten zur Verbesserung vereinfachter Berechnungsverfahren der TU Berlin und der TU Darmstadt zu liefern. Da sich die Windkanalversuche nur im Modellmaßstab durchführen lassen wird das entwickelte numerische Verfahren zur Bewertung der Wirksamkeit des Lastenkontrollkonzepts für eine generische Anlage im Original-Maßstab unter atmosphärischen Bedingungen genutzt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Oldenburg ? Windgeschwindigkeit ? Darmstadt ? Aerodynamik ? Berlin ? Windkraftanlage ? Lastmanagement ? Berechnungsverfahren ? Bewertungsverfahren ? Kontrollsystem ? Numerisches Verfahren ? Produktionskosten ? Strömungsmechanik ? Vergleichsanalyse ? Wirkungsgrad ? Belastung ? Energieeffizienz ? Energieertrag ? Rotor ? Turbulenz ? Anlagengröße ? Instationäre Strömung ? Instationärer Zustand ? Lastenkontrolle ? Windkanal ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Stuttgart, Institut für Aerodynamik und Gasdynamik (Betreiber*in)

Time ranges: 2012-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Numerical verification of a new load alleviation technique for wind turbines in atmospheric turbulence
  Description: To increase the wind energy exploitation the rotor diameter of new wind turbine designs has grown significantly over the last years. Although technically feasible, a further up-scaling of existing technology would yield very heavy blades and non cost-efficient turbines. The development of new technologies, in particular to reduce peak and fatigue loads, is therefore mandatory and represents an important focus of current research activities. The common objective of the present research focus is to develop and assess innovative load alleviation techniques by a combined numerical and experimental approach. In the present sub-project a high-fidelity numerical model is being further developed and applied to calculate the transient loads of a wind turbine with load control exposed to realistic atmospheric inflow conditions including time-resolved representation of ambient turbulence and interaction effects. The complexity of the considered configuration and the inflow is increased step-by-step to study particular effects, to compare the results to wind tunnel tests performed by Univ. of Oldenburg and TU Darmstadt and to improve the design tools developed at TU Berlin and TU Darmstadt. As the experiments are limited to small-scale wind tunnel tests, the present numerical model will be used to examine the efficiency of the proposed load alleviation technique for a generic full-scale wind turbine operating in an atmospheric boundary-layer. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1044888

Status

Aktiv

Quality score

• Overall: 0.46
• Findability: 0.49

  • Title: 0.00
  • Description: 0.13
  • Identifier: false
  • Keywords: 0.80
  • Spatial: RegionIdentified (1.00)
  • Temporal: true
• Accessibility: 0.67

  • Landing page: Specific (1.00)
  • Direct access: false
  • Publicly accessible: true
• Interoperability: 0.00

  • Open file format: false
  • Media type: false
  • Machine-readable metadata: false
  • Machine-readable data: false
• Reusability: 0.67

  • License: ClearlySpecifiedAndFree (1.00)
  • Contact info: false
  • Publisher info: true

Accessed 2 times.